Chimica 23 - La pila Daniell - Liceo scientifico Gobetti

TITOLO: LA PILA DANIELL - Chimica 23
Esperienza dimostrativa
OBIETTIVI: testare il processo di ossido-riduzione che consente alla pila di funzionare.
PRINCIPIO TESTATO: la conversione dell’energia chimica in energia elettrica. Gli elettroni passano
da una sostanza che si ossida ad una che si riduce: in questo caso le semireazioni sono
Zn (s) → Zn2+ (aq) + 2eCu2+ (aq) + 2e- → Cu (s)
MATERIALI OCCORRENTI
• Vetreria: 2 becher.
• Strumenti: tester.
• Reagenti: lamina di rame, lamina di zinco, soluzione 0,1 M di solfato rameico (CuSO4),
soluzione 0,1 M di solfato di zinco (ZnSO4), soluzione concentrata di cloruro di sodio (NaCl).
• Altri materiali: cotone idrofilo, 2 cavi elettrici con morsetti, elastico, tubo di gomma piegato “a U”.
DISPOSITIVI DI PROTEZIONE INDIVIDUALE (DPI): occhiali per maneggiare i sali in polvere, guanti
per maneggiare i sali in polvere.
SIMBOLI E FRASI DI RISCHIO CHIMICO:
CuSO4
H302 – Nocivo per ingestione
H315 – Provoca irritazione cutanea
H319 – Provoca grave irritazione oculare
CuSO4
H410 – Molto tossico per gli organismi acquatici con effetti di lunga durata
ZnSO4
H318 – Provoca gravi lesioni oculari
ZnSO4
H302 – Nocivo per ingestione
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ZnSO4
H410 – Molto tossico per gli organismi acquatici con effetti di lunga durata
PROCEDIMENTO
1. Riempire un becher per 3/4 con la soluzione di solfato rameico ed immergerci la lamina di
rame (polo positivo).
2. Riempire l’altro becher per 3/4 con la soluzione di solfato di zinco ed immergerci la lamina di
zinco (polo negativo).
3. Collegare la lamina di rame all’ingresso positivo del tester e la lamina di zinco all’ingresso
negativo del tester.
4. Leggere sul tester il valore “0”.
5. Preparare un ponte salino
piegando “a U” il tubo di gomma
e bloccandolo con un elastico.
6. Riempire il tubo con la soluzione
di cloruro di sodio e chiudere le
estremità con cotone idrofilo.
7. Rovesciare
il
ponte
immergendone le estremità nei 2
becher.
8. Leggere il valore sul tester.
OSSERVAZIONI:
EVENTUALI PROBLEMI RISCONTRATI:
DOMANDE - CONCLUSIONI
Al termine del collegamento il tester segna “0”: perché?
Dopo l’introduzione del ponte salino il tester indica che c’è passaggio di corrente? Perché?
RISCONTRI PRATICI: la reazione ossidoriduttiva per via elettrochimica può avvenire solo se è
possibile riequilibrare continuamente lo sbilanciamento delle cariche causato dal trasferimento di
elettroni da una “semipila” all'altra; per assicurare ciò è sufficiente collegare le due soluzioni con un
serbatoio di ioni, positivi e negativi, che non partecipino però ai processi ossidoriduttivi. Un
dispositivo di questo tipo è chiamato ponte salino e, nella forma più semplice, è costituito da un tubo
a forma di “U” rovesciato, riempito di una soluzione salina concentrata (NaCl, KCl, KNO3, Na2SO4
ecc.) e recante setti porosi alle estremità che vengono immerse nelle due soluzioni.
In una pila, o cella galvanica, si sfrutta una reazione spontanea di tipo redox per produrre corrente
elettrica: si converte cioè energia chimica in elettrica, sfruttando il fatto che il principio alla base di
una reazione redox è uno scambio di elettroni tra due specie chimiche. In una pila Daniell le due
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semireazioni vengono separate in due comparti, il comparto anodico (dove avviene l’ossidazione) e il
comparto catodico (dove avviene la riduzione), comunicanti attraverso un conduttore esterno e
connessi da un ponte salino (che serve per chiudere il circuito).
In una cella elettrolitica si sfrutta, invece, la corrente elettrica per far avvenire una reazione non
spontanea: si tratta quindi di una pila fatta funzionare al contrario (es. elettrolisi dell’acqua per
produrre idrogeno e ossigeno).
LINK UTILI: http://www.funsci.com/fun3_it/elettro/elettro.htm#3
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